حدود تطبيق القانون الأساسي للحث الكهرومغناطيسي. قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي للمبتدئين

ما الذي يمكن أن يكون أفضل من القراءة عن الأساسيات مساء يوم الاثنين الديناميكا الكهربائية. هذا صحيح ، يمكنك أن تجد الكثير من الأشياء التي ستكون أفضل. ومع ذلك ، ما زلنا ندعوك لقراءة هذا المقال. لا يستغرق الأمر الكثير من الوقت ، وستبقى المعلومات المفيدة في العقل الباطن. على سبيل المثال ، في اختبار تحت الضغط ، سيكون من الممكن استخراج قانون فاراداي بنجاح من أعماق الذاكرة. نظرًا لوجود العديد من قوانين فاراداي ، دعنا نوضح أننا نتحدث هنا عن قانون فاراداي للاستقراء.

الديناميكا الكهربائية- فرع الفيزياء الذي يدرس المجال الكهرومغناطيسي بجميع مظاهره.

هذا هو تفاعل المجالات الكهربائية والمغناطيسية والتيار الكهربائي والإشعاع الكهرومغناطيسي وتأثير المجال على الأجسام المشحونة.

هنا لا نهدف إلى النظر في الديناميكا الكهربائية بأكملها. حفظ الله! دعونا نلقي نظرة فاحصة على أحد قوانينها الأساسية ، والذي يسمى قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.

التاريخ والتعريف

اكتشف فاراداي ، بالتوازي مع هنري ، ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في عام 1831. صحيح ، لقد تمكنت من نشر النتائج في وقت سابق. يستخدم قانون فاراداي على نطاق واسع في الهندسة والمحركات الكهربائية والمحولات والمولدات والمختنق. ما هو جوهر قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، ببساطة؟ وهذا ما!

عندما يتغير التدفق المغناطيسي خلال دائرة موصلة مغلقة ، يظهر تيار كهربائي في الدائرة. بمعنى ، إذا قمنا بلف إطار من السلك ووضعناه في مجال مغناطيسي متغير (نأخذ مغناطيسًا ونلفه حول الإطار) ، فسوف يتدفق التيار عبر الإطار!

هذا فاراداي الحالي يسمى الحث ، وهذه الظاهرة نفسها كانت تسمى الحث الكهرومغناطيسي.

الحث الكهرومغناطيسي- حدوث تيار كهربائي في دائرة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الدائرة.

صياغة القانون الأساسي للديناميكا الكهربائية - قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، الشكل والأصوات على النحو التالي:

EMF، التي تنشأ في الدائرة ، تتناسب مع معدل تغير التدفق المغناطيسي F من خلال الحلقة.

ومن أين يأتي الطرح ، تسأل. لشرح علامة الطرح في هذه الصيغة ، هناك خاص حكم لينز. تقول أن علامة الطرح ، في هذه الحالة ، تشير إلى كيفية توجيه EMF الناشئة. الحقيقة هي أن المجال المغناطيسي الناتج عن تيار الحث يتم توجيهه بطريقة تمنع حدوث تغيير في التدفق المغناطيسي الذي تسبب في تيار الحث.

أمثلة على حل المشكلات

يبدو أن هذا كل شيء. أهمية قانون فاراداي أساسية ، لأن أساس الصناعة الكهربائية بأكملها تقريبًا مبني على استخدام هذا القانون. لفهمها بشكل أسرع ، فكر في مثال لحل مشكلة في قانون فاراداي.

وتذكروا أيها الأصدقاء! إذا علقت المهمة كعظمة في الحلق ، ولم تعد هناك قوة لتحملها - اتصل بمؤلفينا! الآن أنت تعرف . سنقدم بسرعة حلاً مفصلاً ونوضح جميع الأسئلة!

نتيجة للعديد من التجارب ، أنشأ فاراداي القانون الكمي الأساسي للحث الكهرومغناطيسي. أظهر أنه كلما حدث تغيير في تدفق الحث المغناطيسي المقترن بالدائرة ، يظهر تيار تحريضي في الدائرة. يشير حدوث التيار الاستقرائي إلى وجود قوة دافعة كهربائية في الدائرة ، تسمى القوة الدافعة الكهرومغناطيسية للحث الكهرومغناطيسي. وجد فاراداي أن قيمة EMF للحث الكهرومغناطيسي E i تتناسب مع معدل تغير التدفق المغناطيسي:

E i \ u003d -K ، (27.1)

حيث K هو معامل التناسب ، اعتمادًا فقط على اختيار وحدات القياس.

في نظام الوحدات الدولي SI ، المعامل K = 1 ، أي

E i = -. (27.2)

هذه الصيغة هي قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. يتوافق علامة الطرح في هذه الصيغة مع قاعدة (قانون) لينز.

يمكن أيضًا صياغة قانون فاراداي بهذه الطريقة: إن المجال الكهرومغناطيسي للحث الكهرومغناطيسي E i في الدائرة متساوٍ عدديًا ومعاكسًا للإشارة إلى معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي تحده هذه الدائرة. هذا القانون عالمي: لا يعتمد EMF E i على كيفية تغير التدفق المغناطيسي.

يُظهر تسجيل الدخول الناقص (27.2) أن الزيادة في التدفق (> 0) تؤدي إلى EMF E i< 0, т.е. магнитный поток индукционного тока направлен навстречу потоку, вызвавшему его; уменьшение потока ( < 0) вызывает E i >0 أي اتجاهات التدفق المغناطيسي للتيار التعريفي والتدفق الذي تسبب فيه هي نفسها. صيغة علامة الطرح (27.2) هي تعبير رياضي عن قاعدة لينز - قاعدة عامة لإيجاد اتجاه تيار الحث (ومن هنا إشارة و EMF للحث) ، مشتقة في عام 1833. قاعدة لينز: تيار الحث دائمًا موجهة بطريقة تتصدى للسبب الذي يسببها. وبعبارة أخرى ، فإن تيار الحث يخلق تدفقًا مغناطيسيًا يمنع حدوث تغيير في التدفق المغناطيسي الذي يسبب الحث EMF.

يعبر عن الحث emf بالفولت (V). في الواقع ، بالنظر إلى أن وحدة التدفق المغناطيسي هي ويبر (Wb) ، نحصل على:

إذا كانت الدائرة المغلقة التي يتم فيها تحريض EMF تتكون من عدد N ، فإن E i سيكون مساويًا لمجموع EMF المستحث في كل دورة. وإذا كان التدفق المغناطيسي المغطى بكل دورة هو نفسه ويساوي Ф ، فإن التدفق الكلي عبر سطح المنعطفات N يساوي (NF) - إجمالي التدفق المغناطيسي (ارتباط التدفق). في هذه الحالة ، فإن الحث emf يساوي:

E i = -N × ، (27.3)

تعبر الصيغة (27.2) عن قانون الحث الكهرومغناطيسي بشكل عام. إنها قابلة للتطبيق على كل من الدوائر الثابتة والموصلات المتحركة في مجال مغناطيسي. يتكون المشتق الزمني للتدفق المغناطيسي المتضمن فيه بشكل عام من جزأين ، أحدهما يرجع إلى التغيير في الحث المغناطيسي بمرور الوقت ، والآخر بسبب حركة الدائرة بالنسبة إلى المجال المغناطيسي (أو تشوهه ). تأمل بعض الأمثلة على تطبيق هذا القانون.

مثال 1. موصل مستقيم بطول l يتحرك بالتوازي مع نفسه في مجال مغناطيسي منتظم (الشكل 38). قد يكون هذا الموصل جزءًا من دائرة مغلقة ، الأجزاء المتبقية منها ثابتة. ابحث عن EMF الذي يحدث في الموصل.

إذا كانت القيمة اللحظية لسرعة الموصل هي الخامس، ثم في الوقت المناسب سيصف المنطقة dS = l × الخامس× dt وخلال هذا الوقت سوف تعبر جميع خطوط الحث المغناطيسي التي تمر عبر dS. لذلك ، فإن التغيير في التدفق المغناطيسي عبر الدائرة ، والذي يتضمن موصلًا متحركًا ، سيكون dФ = B n × l × الخامس× د. هنا B n هو مكون الحث المغناطيسي عمودي على dS. استبدال هذا في الصيغة (27.2) نحصل على قيمة EMF:

E i = B n × l × الخامس. (27.4)

يتم تحديد اتجاه تيار الحث وعلامة EMF بواسطة قاعدة Lenz: دائمًا ما يكون للتيار الحثي في ​​الدائرة اتجاه بحيث يمنع المجال المغناطيسي الذي يخلقه حدوث تغيير في التدفق المغناطيسي الذي تسبب في هذا التيار التعريفي. في بعض الحالات ، من الممكن تحديد اتجاه تيار الحث (قطبية الحث EMF) وفقًا لصيغة أخرى لقاعدة لينز: يتم توجيه تيار الحث في موصل متحرك بطريقة يتم فيها توجيه قوة الأمبير الناتجة هو عكس متجه السرعة (يبطئ الحركة).

لنأخذ مثالاً عدديًا. موصل عمودي (هوائي سيارة) بطول l = 2 m يتحرك من الشرق إلى الغرب في المجال المغناطيسي للأرض بسرعة الخامس= 72 كم / س = 20 م / ث. احسب الجهد بين نهايات الموصل. نظرًا لأن الموصل مفتوح ، فلن يكون هناك تيار فيه وسيكون الجهد في النهايات مساويًا للحث emf. بالنظر إلى أن المكون الأفقي للحث المغناطيسي لمجال الأرض (أي المكون العمودي على اتجاه الحركة) لخطوط العرض المتوسطة هو 2 × 10 -5 تس ، وفقًا للصيغة (27.4) نجد

U = B n × l × الخامس\ u003d 2 × 10 -5 × 2 × 20 \ u003d 0.8 × 10 -3 فولت ،

هؤلاء. حوالي 1 مللي فولت. المجال المغناطيسي للأرض موجه من الجنوب إلى الشمال. لذلك ، نجد أن EMF موجه من أعلى إلى أسفل. هذا يعني أن الطرف السفلي من السلك سيكون له إمكانات أعلى (سيتم شحنه إيجابًا) ، وسيكون الطرف العلوي أقل (سيتم شحنه سالبًا).

مثال 2. توجد دائرة سلكية مغلقة في مجال مغناطيسي ، تم اختراقها بواسطة تدفق مغناطيسي F. لنفترض أن هذا التدفق ينخفض ​​إلى الصفر ، ونحسب الكمية الإجمالية للشحنة التي مرت عبر الدائرة. يتم التعبير عن القيمة الآنية لـ EMF في عملية اختفاء التدفق المغناطيسي بواسطة الصيغة (27.2). لذلك ، وفقًا لقانون أوم ، فإن القيمة اللحظية للقوة الحالية هي

حيث R هي مقاومة الدائرة.

قيمة الشحنة التي تم تمريرها تساوي

ف = = - =. (27.6)

تعبر العلاقة الناتجة عن قانون الحث الكهرومغناطيسي بالشكل الذي وجده فاراداي ، الذي استنتج من تجاربه أن كمية الشحنة التي تمر عبر الدائرة تتناسب مع العدد الإجمالي لخطوط الحث المغناطيسي التي يعبرها الموصل (أي التغيير في التدفق المغناطيسي Ф 1 - 2) ، ويتناسب عكسيًا مع مقاومة الدائرة R. تسمح لنا العلاقة (27.6) بتعريف وحدة التدفق المغناطيسي في نظام SI: ويبر هو تدفق مغناطيسي ، عندما ينخفض ​​إلى صفر ، تمر شحنة مقدارها 1 C في دائرة بمقاومة 1 أوم مرتبطة بها.

وفقًا لقانون فاراداي ، فإن حدوث الحث الكهرومغناطيسي EMF ممكن أيضًا في حالة الدائرة الثابتة الموجودة في مجال مغناطيسي متناوب. ومع ذلك ، فإن قوة لورنتز لا تعمل على الشحنات الثابتة ، وبالتالي ، في هذه الحالة ، لا يمكن أن يكون سبب الحث EMF. ماكسويل ، لشرح EMF للتحريض في الموصلات الثابتة ، اقترح أن أي مجال مغناطيسي متناوب يثير مجالًا كهربائيًا دواميًا في الفضاء المحيط ، وهو سبب تيار الحث في الموصل. دوران متجه شدة هذا المجال على طول أي دائرة ثابتة L للموصل هو EMF للحث الكهرومغناطيسي:

E i = = -. (27.7)

خطوط شدة المجال الكهربائي الدوامة عبارة عن منحنيات مغلقة ، لذلك ، عندما تتحرك الشحنة في مجال كهربائي دوامة على طول دائرة مغلقة ، يتم تنفيذ عمل غير صفري. هذا هو الفرق بين المجال الكهربائي الدوامي والمجال الكهروستاتيكي ، حيث تبدأ خطوط الشدة وتنتهي عند الشحنات.

من الناحية التجريبية ، أظهر M. Faraday أن قوة التيار الحثي في ​​دائرة موصلة تتناسب طرديًا مع معدل التغيير في عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تمر عبر السطح المحدد بواسطة الدائرة المعنية. الصياغة الحديثة لقانون الحث الكهرومغناطيسي ، باستخدام مفهوم التدفق المغناطيسي ، قدمها ماكسويل. التدفق المغناطيسي (Ф) عبر السطح S قيمة تساوي:

أين هو معامل ناقل الحث المغناطيسي ؛ - الزاوية بين متجه الحث المغناطيسي والعادي لمستوى الكنتور. يتم تفسير التدفق المغناطيسي على أنه كمية تتناسب مع عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تمر عبر منطقة السطح المعتبرة S.

يشير ظهور تيار الحث إلى ظهور قوة دافعة كهربائية معينة (EMF) في الموصل. سبب ظهور الحث الكهرومغناطيسي هو تغيير في التدفق المغناطيسي. في نظام الوحدات الدولية (SI) ، تتم كتابة قانون الحث الكهرومغناطيسي على النحو التالي:

أين هو معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر المنطقة التي يحدها الكفاف.

تعتمد علامة التدفق المغناطيسي على اختيار الوضع الطبيعي الإيجابي لمستوى الكفاف. في هذه الحالة ، يتم تحديد الاتجاه الطبيعي باستخدام قاعدة المسمار الأيمن ، وربطه بالاتجاه الإيجابي للتيار في الدائرة. لذلك ، يتم تحديد الاتجاه الإيجابي للعادي بشكل تعسفي ، ويتم تحديد الاتجاه الإيجابي للتيار و EMF للتحريض في الدائرة. تتوافق علامة الطرح في القانون الأساسي للحث الكهرومغناطيسي مع قاعدة لينز.

يوضح الشكل 1 حلقة مغلقة. افترض أن الاتجاه الإيجابي لاجتياز الكنتور هو عكس اتجاه عقارب الساعة ، فإن الخط الطبيعي للكفاف () هو المسمار الصحيح في اتجاه اجتياز المحيط. إذا كان متجه الحث المغناطيسي للحقل الخارجي موجهًا بشكل مشترك مع الطبيعي وزاد معامله بمرور الوقت ، فإننا نحصل على:

Title = "(! LANG: تم التقديم بواسطة QuickLaTeX.com">!}

في هذه الحالة ، سيخلق تيار الحث تدفقًا مغناطيسيًا (F ') ، والذي سيكون أقل من الصفر. خطوط الحث المغناطيسي للمجال المغناطيسي للتيار التعريفي () موضحة في الشكل. 1 خط منقط. سيتم توجيه تيار الحث في اتجاه عقارب الساعة. سيكون التعريفي emf أقل من الصفر.

الصيغة (2) هي سجل لقانون الحث الكهرومغناطيسي في أكثر صوره عمومية. يمكن تطبيقه على الدوائر الثابتة والموصلات التي تتحرك في مجال مغناطيسي. يتكون المشتق الذي يدخل التعبير (2) عمومًا من جزأين: أحدهما يعتمد على التغيير في التدفق المغناطيسي بمرور الوقت ، والآخر مرتبط بحركة (تشوهات) الموصل في مجال مغناطيسي.

في حالة تغير التدفق المغناطيسي في فترات زمنية متساوية بنفس المقدار ، يتم كتابة قانون الحث الكهرومغناطيسي على النحو التالي:

إذا تم اعتبار الدائرة المكونة من N المنعطفات في مجال مغناطيسي متناوب ، فإن قانون الحث الكهرومغناطيسي سيأخذ الشكل:

حيث تسمى الكمية ارتباط التدفق.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

لوصف العمليات في الفيزياء والكيمياء ، هناك عدد من القوانين والعلاقات التي تم الحصول عليها تجريبياً وعن طريق الحساب. لا يمكن إجراء دراسة واحدة دون تقييم أولي للعمليات وفقًا للعلاقات النظرية. يتم تطبيق قوانين فاراداي في كل من الفيزياء والكيمياء ، وفي هذه المقالة سنحاول التحدث بإيجاز وواضح عن جميع الاكتشافات الشهيرة لهذا العالم العظيم.

تاريخ الاكتشاف

تم اكتشاف قانون فاراداي في الديناميكا الكهربائية من قبل عالمين: مايكل فاراداي وجوزيف هنري ، لكن فاراداي نشر نتائج عمله في وقت سابق - في عام 1831.

في تجاربه التوضيحية في أغسطس 1831 ، استخدم طارة حديدية ، على طرفيها المعاكسين تم لف سلك (سلك واحد لكل جانب). في نهايات السلك الأول ، قام بتزويد الطاقة من بطارية كلفانية ، وربط الجلفانومتر بنتائج الثانية. كان التصميم مشابهًا لمحول حديث. قام بشكل دوري بتشغيل وإيقاف الجهد على السلك الأول ، ولاحظ انفجارات على الجلفانومتر.

الجلفانومتر هو أداة حساسة للغاية لقياس التيارات الصغيرة.

وهكذا ، تم تصوير تأثير المجال المغناطيسي ، المتشكل نتيجة لتدفق التيار في السلك الأول ، على حالة الموصل الثاني. تم نقل هذا التأثير من الأول إلى الثاني عبر القلب - طارة معدنية. نتيجة البحث ، تم اكتشاف تأثير المغناطيس الدائم الذي يتحرك في الملف على لفه.

ثم شرح فاراداي ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي من حيث خطوط القوة. كان الآخر عبارة عن تركيب لتوليد تيار مباشر: قرص نحاسي يدور بالقرب من مغناطيس ، وسلك ينزلق على طوله كان جامعًا للتيار. هذا الاختراع يسمى قرص فاراداي.

لم يقبل علماء تلك الفترة أفكار فاراداي ، لكن ماكسويل أخذ البحث لتشكيل أساس نظريته المغناطيسية. في عام 1836 ، أسس مايكل فاراداي علاقات للعمليات الكهروكيميائية أطلقوا عليها اسم قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي. يصف الأول نسبة كتلة المادة المنبعثة على القطب الكهربائي وتدفق التيار ، ويصف الثاني نسبة كتلة المادة في المحلول وكتلة المادة المنبعثة على القطب ، لكمية معينة من كهرباء.

الديناميكا الكهربائية

يتم تطبيق الأعمال الأولى في الفيزياء ، وتحديداً في وصف تشغيل الآلات والأجهزة الكهربائية (المحولات ، المحركات ، إلخ). يقول قانون فاراداي:

بالنسبة للدائرة ، فإن EMF المستحث يتناسب طرديًا مع حجم سرعة التدفق المغناطيسي الذي يتحرك عبر هذه الدائرة بعلامة ناقص.

يمكن قول ذلك بعبارات بسيطة: كلما تحرك التدفق المغناطيسي بشكل أسرع عبر الدائرة ، زاد توليد EMF في أطرافه.

تبدو الصيغة كما يلي:

هنا dФ هو التدفق المغناطيسي ، و dt هو وحدة الوقت. من المعروف أن المشتق الأول بالنسبة للوقت هو السرعة. أي سرعة حركة التدفق المغناطيسي في هذه الحالة بالذات. بالمناسبة ، يمكن أن تتحرك ، مثل مصدر مجال مغناطيسي (ملف به تيار - مغناطيس كهربائي ، أو مغناطيس دائم) ، ودائرة.

هنا ، يمكن التعبير عن التدفق بالصيغة التالية:

B هو المجال المغناطيسي و dS هي مساحة السطح.

إذا أخذنا في الاعتبار ملفًا به لفات جرح كثيفة ، في حين أن عدد الدورات هو N ، فإن قانون فاراداي يبدو كما يلي:

يتم قياس التدفق المغناطيسي في الصيغة لدورة واحدة في Webers. التيار المتدفق في الدائرة يسمى حثي.

الحث الكهرومغناطيسي هو ظاهرة تدفق التيار في دائرة مغلقة تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي.

في الصيغ أعلاه ، يمكنك ملاحظة علامات المقياس ، فبدونها يكون لها شكل مختلف قليلاً ، كما قيل في الصيغة الأولى ، بعلامة ناقص.

تشرح علامة الطرح حكم لينز. التيار الذي يحدث في الدائرة يخلق مجالًا مغناطيسيًا ، يتم توجيهه في الاتجاه المعاكس. هذا نتيجة لقانون الحفاظ على الطاقة.

يمكن تحديد اتجاه تيار الحث بقاعدة اليد اليمنى أو ، اعتبرناها على موقعنا بالتفصيل.

كما ذكرنا سابقًا ، نظرًا لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، تعمل الآلات الكهربائية والمحولات والمولدات والمحركات. يوضح الرسم التوضيحي تدفق التيار في ملف المحرك تحت تأثير المجال المغناطيسي للجزء الثابت. في حالة المولد ، عندما يدور دواره بواسطة قوى خارجية ، ينشأ EMF في لفات الدوار ، يولد التيار مجالًا مغناطيسيًا موجهًا بشكل معاكس (نفس علامة الطرح في الصيغة). كلما زاد التيار المسحوب بواسطة حمل المولد ، زاد هذا المجال المغناطيسي ، وزادت صعوبة تدويره.

والعكس صحيح - عندما يتدفق التيار في الجزء المتحرك ، ينشأ حقل يتفاعل مع حقل الجزء الثابت ويبدأ الجزء المتحرك في الدوران. عندما يتم تحميل العمود ، يزداد التيار في الجزء الثابت وفي الدوار ، ومن الضروري ضمان تبديل اللفات ، ولكن هذا موضوع آخر يتعلق بتصميم الآلات الكهربائية.

في قلب تشغيل المحول ، يكون مصدر التدفق المغناطيسي المتحرك عبارة عن مجال مغناطيسي متناوب يحدث نتيجة لتدفق التيار المتردد في الملف الأولي.

إذا كنت ترغب في دراسة المشكلة بمزيد من التفصيل ، نوصي بمشاهدة مقطع فيديو يشرح بسهولة وبشكل واضح قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي:

التحليل الكهربائي

بالإضافة إلى البحث عن المجالات الكهرومغناطيسية والحث الكهرومغناطيسي ، حقق العالم اكتشافات عظيمة في تخصصات أخرى ، بما في ذلك الكيمياء.

عندما يتدفق التيار عبر الإلكتروليت ، تبدأ الأيونات (الموجبة والسالبة) في الاندفاع نحو الأقطاب الكهربائية. تتحرك السلبيات نحو القطب الموجب ، والإيجابيات نحو القطب السالب. في الوقت نفسه ، يتم إطلاق كتلة معينة من مادة ما على أحد الأقطاب الكهربائية الموجودة في الإلكتروليت.

أجرى فاراداي تجارب ، ومرر تيارات مختلفة عبر المنحل بالكهرباء وقياس كتلة المادة المترسبة على الأقطاب الكهربائية ، واستنتج الأنماط.

m كتلة المادة ، q هي الشحنة ، و k تعتمد على تكوين المنحل بالكهرباء.

ويمكن التعبير عن الشحنة من حيث التيار خلال فترة زمنية:

أنا = ف / ر، من ثم س = أنا * ر

يمكنك الآن تحديد كتلة المادة التي سيتم إطلاقها ، بمعرفة التيار ووقت تدفقها. هذا يسمى قانون فاراداي الأول للتحليل الكهربائي.

القانون الثاني:

كتلة العنصر الكيميائي التي ستستقر على القطب الكهربي تتناسب طرديًا مع الكتلة المكافئة للعنصر (الكتلة المولية مقسومة على رقم يعتمد على التفاعل الكيميائي الذي تشارك فيه المادة).

في ضوء ما سبق ، يتم دمج هذه القوانين في الصيغة:

m كتلة المادة المحررة بالجرام ، n هو عدد الإلكترونات المنقولة في عملية القطب ، F = 986485 C / mol هو رقم فاراداي ، t هو الوقت بالثواني ، M هو الكتلة المولية للمادة g / مول.

في الواقع ، لأسباب مختلفة ، تكون كتلة المادة المحررة أقل من الكتلة المحسوبة (عند حساب مع مراعاة التيار المتدفق). تسمى نسبة الكتل النظرية والحقيقية بالإخراج الحالي:

ب t \ u003d 100٪ * م احسب / م نظرية

قدمت قوانين فاراداي مساهمة كبيرة في تطوير العلم الحديث ، بفضل عمله لدينا محركات كهربائية ومولدات للكهرباء (وكذلك عمل أتباعه). قدم لنا عمل EMF وظاهرة الحث الكهرومغناطيسي معظم المعدات الكهربائية الحديثة ، بما في ذلك مكبرات الصوت والميكروفونات ، والتي بدونها يستحيل الاستماع إلى التسجيلات والتواصل الصوتي. تُستخدم عمليات التحليل الكهربائي في الطريقة الجلفانية لمواد الطلاء ، والتي لها قيمة زخرفية وعملية.

محتوى ذو صلة:

مثل( 0 ) أنا لا أحب( 0 )

اكتشف مايكل فاراداي ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في عام 1831. وقد أثبت تجريبياً أنه عندما يتغير المجال المغناطيسي داخل دائرة مغلقة ، ينشأ فيها تيار كهربائي يسمى التعريفي الحالي.يمكن إعادة إنتاج تجارب فاراداي على النحو التالي: عند إدخال مغناطيس أو إزالته في ملف مغلق بجلفانومتر ، يظهر تيار تحريضي في الملف (الشكل 24). إذا تم وضع ملفين جنبًا إلى جنب (على سبيل المثال ، على قلب مشترك أو ملف واحد داخل ملف آخر) وتم توصيل ملف واحد بمصدر تيار من خلال مفتاح ، فعندئذٍ عند إغلاق المفتاح أو فتحه في دائرة الملف الأول ، سيظهر تيار تحريضي في الملف الثاني (الشكل 25). شرح ماكسويل هذه الظاهرة. يولد أي مجال مغناطيسي متناوب دائمًا مجالًا كهربائيًا متناوبًا.

للتوصيف الكمي لعملية تغيير المجال المغناطيسي من خلال حلقة مغلقة ، يتم إدخال كمية فيزيائية تسمى التدفق المغناطيسي. الفيض المغناطيسيمن خلال حلقة مغلقة بمساحة S تسمى كمية مادية مساوية لمنتج معامل ناقل الحث المغناطيسي فيلمنطقة الكنتور سوجيب تمام الزاوية أ بين اتجاه ناقل الحث المغناطيسي والخط العمودي لمنطقة الكنتور. F = BS كوسα (الشكل 26).

من الناحية التجريبية ، تم وضع القانون الأساسي للحث الكهرومغناطيسي: إن المجال الكهرومغناطيسي للتحريض في دائرة مغلقة يساوي في الحجم معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر الدائرة. ξ = ΔФ / ر ..

النظر في ملف يحتوي على صيتحول ، ثم ستبدو صيغة القانون الأساسي للحث الكهرومغناطيسي كما يلي: ξ \ u003d n ΔФ / t.

وحدة قياس التدفق المغناطيسي هي F - ويبر (Wb): 1V6 \ u003d 1Β s.

يتبع معنى البعد من القانون الأساسي ΔФ = ξ t: 1 ويبر هي قيمة مثل هذا التدفق المغناطيسي ، والذي ينخفض ​​إلى الصفر في ثانية واحدة ، ويؤدي إلى تحريض EMF بمقدار 1 فولت من خلال دائرة مغلقة.

إن العرض الكلاسيكي للقانون الأساسي للحث الكهرومغناطيسي هو أول تجربة لـ Faraday: كلما حركت مغناطيسًا أسرع خلال لفات الملف ، ظهر فيه تيار تحري أكثر ، ومن ثم EMF الحثي.

تم تجريبيا اعتماد اتجاه التيار الحثي على طبيعة التغيير في المجال المغناطيسي من خلال دائرة مغلقة في عام 1833 من قبل العالم الروسي لينز. صاغ القاعدة التي تحمل اسمه. للتيار الحثي اتجاه يميل فيه مجاله المغناطيسي إلى التعويض عن التغيير في التدفق المغناطيسي الخارجي عبر الدائرة.صمم Lenz جهازًا يتكون من حلقتين من الألومنيوم ، صلبة ومقطعة ، مثبتة على عارضة من الألومنيوم ولها القدرة على الدوران حول محور ، مثل الروك. (الشكل 27). عندما تم إدخال مغناطيس في حلقة صلبة ، بدأ في "الهروب" من المغناطيس ، وتحويل الكرسي الهزاز وفقًا لذلك. عندما تم إخراج المغناطيس من الحلقة ، حاولت الحلقة "اللحاق" بالمغناطيس. عندما تحرك المغناطيس داخل حلقة القطع ، لم يحدث أي تأثير. أوضح لينز التجربة بحقيقة أن المجال المغناطيسي للتيار التعريفي سعى إلى تعويض التغيير في التدفق المغناطيسي الخارجي.